近期筆者在處理某個資產監測裝置專案的開發過程中,客戶提出了從UART轉USB,晶片CH340E引起的耗流差異問題。該問題不僅適用於資產監測裝置,追蹤器類產品多數都是以電池供電的,其對功耗極其敏感,但有時為了客戶配置方便,會設計USB介面,比如較為常用的是UART轉USB介面的CH340E晶片,下圖是其常見的設計電路。
針對以上問題,筆者需要先解釋資產監測裝置的定義:
資產監測裝置是基於物聯網無線通訊技術為基礎,透過感測器監測資產所處的狀況,包括了資產的實時位置、運動軌跡、運動狀態等。雲息通訊資產監測裝置設計了USB介面。待機情況下裝置可使用一年,基於此特點,資產監測裝置不僅能夠應用於國內運輸的場景,對於長週期的國際海運運輸,資產監測裝置也能夠滿足使用者的需求,使用者只需要遠端登入視覺化平臺,即可對資產運動狀態、運動軌跡、運動速度的資料進行檢視,避免客戶的資產在運輸過程中遭受損失。
UART轉USB晶片CH340E引起的耗流問題分析如下:
MCU的UART接到CH340E晶片轉成USB差分訊號,然後再接到USB聯結器。下圖電路在測試功耗時發現,即使將CH340E的V3和VCC管腳採用外部電源供電,也能在VCC_MCU處多測出500多uA的電流,可想而知,應該是CH340E的RXD或(和)TXD和MCU產生了串電現象。實驗發現,將RXD管腳採用二極體隔離,可以有效阻止MCU對其的串電,使耗流降到理想水平,實際電路上解決辦法只需將R31修改為肖特基二極體即可。
作為專業從事資產監測裝置研發的工作人員,在不同的專案中經常會遇到客戶的各類問題,其中耗流問題也是裝置是否能保持長期續航的重要問題之一。